DE2020788B2

DE2020788B2 - Method for stereoscopic imaging of a radar image

Info

Publication number: DE2020788B2
Application number: DE19702020788
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. 8021 Icking Leysieffer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-04-28
Filing date: 1970-04-28
Publication date: 1975-09-04
Also published as: GB1343071A; NL7105701A; DE2020788A1; FR2086416A1; FR2086416B1

Description

1515th

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur stereoskopischen Abbildung eines Radarbildes unter Verwendung eines linken und eines rechten Biild- «> schirmes, von denen nur jeweils einer von dem entsprechenden Auge des Beobachters deckungsgleich beobachtet wird, sowie einer zeilenweisen Abtastung der zu beobachtenden Geländeabschnitte mit Hilfe einer Antenne, derer. Strahl schwenkbar ist und über die eine kontinuierliche Folge von Mikrowellen-(Laser-)Impulsen ausgesandt wird, wobei den Ablenksystemen für die Horizontal- und Vertikalablenkung beider Schirme, abhängig von der Art dieses Systems, entweder Spannungen oder Ströme zugeführt werden, die proportional dem Azimut- bzw. Elevationswinkel sind, unter dem ein Aufpunkt im betreffenden Geländeabschnitt vom Antennenstandpunkt aus gesehen wird, und vom Abstrahlungswinkel der Antenne gesteuert werden, und wobei zu der die Horizontalablenkung bewirkenden Spannung oder dem entsprechenden Strom beim einen Bildschirm eine zum Quotienten aus der wählbaren und die Stärke des räumlichen Sehens bestimmenden virtuellen Basislänge und der zwischen dem Aufpunkt und dem Antennenstandort gemessenen Entfernung proportionale zusätzliche Spannung bzw. ein entsprechender zusätzlicher Strom addiert wird, und der Betrag dieser zusätzlichen Spannung bzw. des entsprechenden Stromes beim Horizontal-Ablenksystetn des anderen Bildschirmes subtrahiert und die Basislänge durch eine einstellbare Gleichspannung nachgebildet und die vom Antennenstandort zum Aufpunkt jeweils gemessene Entfernung als dieser Größe proportionale Spannung bzw. proportionaler Strom geliefert wird.The invention relates to a method for stereoscopic imaging of a radar image below Use of a left and a right picture- «> screen, of which only one of the corresponding eye of the observer is congruent is observed, as well as a line-by-line scan of the terrain to be observed with the help an antenna, which. Beam is swiveling and about which a continuous train of microwave (laser) pulses is emitted, using the deflection systems for the horizontal and vertical deflection of both screens, depending on the type of this system, either voltages or currents are supplied which are proportional to the azimuth or elevation angle under which a point of view in the relevant section of the terrain is seen from the antenna standpoint, and controlled by the radiation angle of the antenna, and where the horizontal deflection causing voltage or the corresponding current in a screen one to the quotient from the selectable virtual base length, which determines the strength of spatial vision, and the additional proportional distance measured between the pick-up point and the antenna location Voltage or a corresponding additional current is added, and the amount of this additional voltage or the corresponding current in the horizontal deflection system of the other screen is subtracted and the base length is simulated by an adjustable DC voltage and that of the antenna location Distance measured at each point as a voltage or proportional to this variable Electricity is supplied.

Das gewöhnliche Darstellungsverfahren für ein Radarbild mit Zielkennzeichnung durch Hellsteuerung der nur schwach aufgehellten, im Takt der Abtastung bewegten Zeitachse ist eine Aufzeichnungsart auf einer ebenen Fläche, so daß keine räumliche Bildwiedergabe erreicht werden kann. Zur Erzielung einer Darstellung mit allen Rauminformationen, beispielsweise über einen bestimmten abzutastenden Geländeabschnitt, sind zwei verschiedene Darstellungen notwendig. Die eine Darstellung zeigt z. B. den Eleva- bo tionswinkel und den Azimutwinkel des Zieles und die andere Darstellung die Zielentfernung und den Elevationswinkel des Zieles jeweils in rechtwinkligen Koordinaten. Bei Radaranlagen mit einem hohen Auflösungsvermögen und hoher Entfernungsgenauigkeit läßt sich die Entfernung auch digital ermitteln und anzeigen. Die genannten Darstellungsweisen für die Entfernung von Zielen und allen anderen Lageinformationen sind jedoch sehr unanschaulich, da sie nicht den menschlichen Sinnesorganen angepaßt sind. Die Informationsdarstellung solJie möglichst den größten Teil der Arbeit demjenigen Gebiet des menschlichen Gehirns überlassen, der unbewußt und daher nicht unmittelbar anstrengend Informationsverarbeitung zu leisten vermag. Statt dessen werden die Informationen auf einer Vielfalt von Instrumenten oder Bildschinnen angezeigt, über die der Beobachter erst nach anstrengender und zeitraubender Denktätigkeit zu den gewünschten Rückschlüssen gelangtThe usual display method for a radar image with target identification by light control the only slightly brightened time axis, which moves in time with the sampling, is a type of recording on a flat surface so that no three-dimensional image reproduction can be achieved. To achieve a Representation with all spatial information, for example about a certain section of the terrain to be scanned, two different representations are necessary. One illustration shows, for. B. the Elevabo tion angle and the azimuth angle of the target and the other display the target distance and the elevation angle of the target in right-angled coordinates. For radar systems with a high resolution and high distance accuracy, the distance can also be determined digitally and Show. The above-mentioned display methods for the distance from targets and all other location information are, however, very difficult to visualize because they are not adapted to the human sense organs. the The representation of information should as much as possible focus on the human area Left to the brain to process information unconsciously and therefore not immediately strenuous able to do. Instead, the information is presented on a variety of instruments or screens displayed, over which the observer only after strenuous and time-consuming thought activity to the desired Conclusions reached

Eine stereoskopische Radarbilddarstellung, die einen anschaulichen Überblick eines zu beobachtenden räumlichen Geländeabschnittes gestattet, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 15 48 523 bekannt. Danach wird mit HiUe einer beweglichen Antenne der zu beobachtende Gcländeabschnitt mit einer kontinuierlichen Folge von Mikrowellen oder Laserimpulsen zeilenweise abgetastet und das Radarbild als erstes Teilbild auf einer Bildröhre dargestellt, deren Elektronenstrahl in bezug auf seine Helligkeit durch die reflektierte Strahlung gesteuert und synchron zu den Bewegungen der Antenne durch eine linear ansteigende, der Abweichung proportionale Ablenkspannung abgelenkt wird. Das zweite Teilbild des gesamten Stereobildes wird auf einer zweiten, in gleicher Weise arbeitenden Bildröhre aus den Informationen des erstgenannten Bildes dadurch gewonnen, daß zu der linear ansteigenden und mit der Größe der Ablenkspannung für den Elektronenstrahl der erstgenannten Bildröhre übereinstimmenden Zeilen-Abienkspannung der zweiten Bildröhre eine mit der Sendeimpulsfolge synchronisierte, jeweils mit der Aussendung eines Sendeimpulses beginnende und vor dem nachfolgenden Sendeimpuls endende, ebenfalls ansteigende Zusatzablenkspannung addiert wird. Bei Auftreffen eines Sendeimpulses auf einen reflektierenden Gegenstand und Rückkehr dieses Impulses wird der Empfangsimpuls dieses Gegenstandes um so weiter gegenüber der Anzeige auf der ersten Bildröhre verschoben, je weiter der Gegenstand vom Antennenstandort entfernt ist. Bei Verwendung der ersten Bildröhre als linkes Teilbild wird die entfernungsabhängige Verschiebung nach links, bei der zweiten Bildröhre nach rechts vorgenommen und umgekehrt. Bei diesem bekannten Verfahren zur stereoskopischen Abbildung eines Radarbildes besteht jedoch keine gleichartige Ansteuerung für die Horizontalablenksysteme beider Bildschirme, da für das eine Bildröhrensystem eine speziell ausgebildete Impulsformeinrichtung zur Erzeugung der ansteigenden, mit der Sendeimpulsfolge synchronisierten Zusatzablenkspannung vorgesehen sein muß.A stereoscopic radar image display that provides a clear overview of what is being observed Spatial terrain section permitted is known from German Offenlegungsschrift 15 48 523. Thereafter the area to be observed is connected to a continuous antenna with a movable antenna Sequence of microwaves or laser pulses scanned line by line and the radar image first Partial image shown on a picture tube, whose electron beam in relation to its brightness by the reflected radiation controlled and synchronized with the movements of the antenna by a linearly increasing, deflection voltage proportional to the deviation is deflected. The second part of the whole The stereo image is generated on a second picture tube, which works in the same way, from the information from the the first-mentioned image obtained in that to the linearly increasing and with the magnitude of the deflection voltage line deflection voltage corresponding to the electron beam of the first-mentioned picture tube of the second picture tube a synchronized with the transmission pulse train, each with the emission of one Additional deflection voltage that begins and ends before the next transmission pulse, also increasing is added. When a transmission pulse hits a reflective object and return of this impulse becomes the reception impulse of this object all the more opposite of the display on the first picture tube, the further away the object is from the antenna location is. When using the first picture tube as the left partial image, the distance-dependent shift to the left, for the second picture tube to the right and vice versa. With this well-known However, there is no method of the same type for stereoscopic imaging of a radar image Control for the horizontal deflection systems of both screens, as there is a picture tube system for one specially designed pulse shaping device for generating the rising pulse sequence with the transmission synchronized additional deflection voltage must be provided.

Aus der USA.-Patentschrift 27 18000 ist eine Einrichtung zur stereoskopischen Darstellung eines Radarbildes unter Verwendung eines linken und eine: rechten Bildschirmes bekannt, von denen nur jeweil: einer von dem entsprechenden Auge des Beobachter: deckungsgleich beobachtet wird, sowie einer zeilen weisen Abtastung der zu beobachtenden Gelände abschnitte mittels einer Antenne, deren Strahl schwenk bar ist und über die eine kontinuierliche Folge voi Mikrowellenimpulsen ausgesendet wird. Den Syste men für die Horizontal- und Vertikalablenkung de beiden Schirme werden dabei über Potentiometer abgriffe Spannungen zugeführt, die proportional der Azimut- bzw. Elevationswinkel sind, unter welcher ein Aufpunkt im betreffenden Geländeabschnitt vorFrom U.S. Patent 27 18000 is a device for stereoscopic display of a radar image using a left and a: on the right screen, of which only each: one from the corresponding eye of the observer: is observed congruently, as well as a line-by-line scan of the terrain to be observed sections by means of an antenna whose beam can be pivoted and over which a continuous sequence of voi Microwave pulses is emitted. The systems for horizontal and vertical deflection de voltages that are proportional to the voltages are fed to both screens via potentiometer taps Azimuth or elevation angles are at which a reference point is in front of the relevant terrain section

Antennenstandpunkt aus gesehen wird. Zu der die Horizontalablenkung bewirkenden Spannung wird beim einen Bildschirm eine dem Quotienten aus der wählbaren und die Stärke des räumlichen Sehens bestimmenden virtuellen Basislänge und der zwischen dem Aufpunkt und dem Antennenstandort gemessenen Entfernung proportionale zusätzliche Spannung addiert. Beim Horizontalablenksystem des anderen Bildschirmes wird diese zusätzliche Spannung subtrahiert. Die zusätzlich addierte bzw. subtrahierte Horizontalablenkspannung wird entsprechend Fig.4 dieser USA.-Patentschrift durch die von jedem Sendeimpuls ausgelöste Ladung eines Kondensators erzeugt. Während der Pausen zwischen den Sendeimpulsen entlädt sich der Kondensator über einen Widerstand und erzeugt somit eine Signalspannung, die im wesentlichen zeitproportional abnimmt. Die Radar-Echoimpulse werden den Intensitätssteuerelektroden zugeführt, so daß stets bei Eintreffen eines Radar-Echoimpulses die Röhren hell getastet werden, und zwar an denjenigen Stellen, die zum einen dem jeweiligen gemeinsamen Vertikalablenkwert und zum anderen dem zusammengesetzten Horizontalablenkwert entsprechen. Es wird bei dieser bekannten Schaltung somit bei jeder Azimutabtastung der Spannungsverlauf über dem gesamten zusätzlichen Horizontalablenkspannungsbereich den zugeordneten Elektroden zugeführt.Antenna position is seen from. Becomes the voltage causing the horizontal deflection with one screen one of the quotients from the selectable and the strength of the spatial vision determining virtual base length and that measured between the point of view and the antenna location Distance proportional additional voltage added. With the horizontal deflection system of the other screen this additional voltage is subtracted. The additionally added or subtracted horizontal deflection voltage is in accordance with Fig. 4 of this USA patent by the of each transmission pulse generated charge of a capacitor. Discharges during the pauses between the transmission pulses the capacitor passes through a resistor and thus generates a signal voltage that is essentially decreases proportionally to time. The radar echo pulses are fed to the intensity control electrodes, see above that when a radar echo pulse arrives, the tubes are always keyed brightly, namely on that one Places, on the one hand the respective common vertical deflection and on the other hand the composite Correspond to horizontal deflection. It is thus in this known circuit each azimuth scan the voltage curve over the entire additional horizontal deflection voltage range supplied to the associated electrodes.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein bezüglich der Variation des Horizontalablenkspannungswerts zweckmäßigeres Verfahren zur Ansteuerung zweier Bildröhren bei einem Stereo-Radargerät zu schaffen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß nach dem Start eines jeden Sendeimpulses in einer die Dauer des Sendeimpulses übersteigenden Zeit zwei jeweils einer Bildröhre zugeordnete, in Serie zueinander liegende, gleich bemessene Kondensatoren durch eine einstellbare Spannungsquelle auf eine festgelegte Spannung aufgeladen werden, daß nach der Aufladezeit dieser beiden Kondensatoren die Spannungsquelle abgeschaltet wird und die Kondensatoren auf zwei parallel zu ihnen angeordnete Widerstände so entladen werden, daß die Kondensalorspannungen proportional mit der Zeit abnehmen und beim Aussenden des nächsten Sendeimpulses vollständig entladen sind, daß beim Empfang eines Radarechos zwischen zwei Sendeimpulsen die an den beiden Kondensatoren anstehende Spannung auf zwei weitere, jeweils parallel zu diesen einschaltbare Kondensatoren gegeben wird, die gleich bemessen sind, jedoch eine geringere Kapazität als die an die Spannungsquelle anschaltbaren Kondensatoren aufweisen und jeweils mit einem parallel dazu angeordneten, so bemessenen Entladewiderstand versehen sind, daß diese Entladezeitkonstante groß gegen die Dauer zwischen zwei Sendeimpulsen ist und somit die Spannung an diesen weiteren Kondensatoren bis zum nächsten Radarecho erhalten bleibt, und daS die an den weiteren Kondensatoren liegenden gleich großen Spannungen den beiden Bildröhren als zusätzliche Horizontalablenkspannungen zugeführt werden, so te daß die Elektronenstrahlen der beiden Röhren im gleichen Maße, jedoch in gegengesetzter Richtung horizontal ausgelenkt werden.The object of the invention is to provide a with respect to the variation of the horizontal deflection voltage value to create a more expedient method for controlling two picture tubes in a stereo radar device. According to the invention, this object is achieved in that after the start of each transmission pulse in a time exceeding the duration of the transmission pulse, two each associated with a picture tube, in series capacitors of the same size lying opposite one another by an adjustable voltage source to one Fixed voltage are charged that after the charging time of these two capacitors the Voltage source is switched off and the capacitors are discharged onto two resistors arranged parallel to them in such a way that the capacitor voltages decrease proportionally over time and completely when the next transmission pulse is sent out are discharged that when a radar echo is received between two transmission pulses, the two Capacitors pending voltage on two further capacitors, each of which can be switched on in parallel to these capacitors is given, which are dimensioned the same, but a lower capacity than that of the voltage source have connectable capacitors and each with a parallel to it arranged, dimensioned discharge resistance are provided that this discharge time constant is large against the duration between two transmission pulses and thus the voltage on these additional capacitors up to The next radar echo is retained, and that those of the same size on the other capacitors Voltages are fed to the two picture tubes as additional horizontal deflection voltages, so te that the electron beams of the two tubes to the same extent, but in opposite directions be deflected horizontally.

Es wird somit der jeweils herrschende, die Reflexionsobjektentfernung beinhaltende Horizontalab- lenkwert am ersten Kondensatorpaar ausgetastet und über einen eigenen zusätzlichen Kondensatorspeicher der Bildröhrenelektroden fur die Horizontalablenkung zugeführt. Die Speicherung dauert zumindest bis zum nächsten empfangenen Echoimpuls. Hat sich die Echolaufzeit, d. h. die Entfernung des Reflexionsobjektes, geändert, so ist auch die den Stereoeffekt hervorrufende Korrekturspannung, die der nur den Azimutwinkel angebenden Horizontalablenkspannung überlagert ist, gegenüber dem vorhergehenden Wert unterschiedlich. Dies bewirkt einen anderen Austastwert Für den zusätzlichen Kondensatorspeicher. Die Variation des jeweiligen gesamten Horizontalablenkspannungswertes ist somit von einer Azimutabtastung zur nächsten Abtastung erheblich geringer als bei der bekannten Schaltung nach der USA.-Patentschrift 27 18000.The prevailing horizontal distance containing the reflection object distance is thus steering value blanked on the first capacitor pair and via its own additional capacitor store of the picture tube electrodes for the horizontal deflection. The storage takes at least until the next received echo pulse. Has the echo delay, i.e. H. the removal of the Reflection object, changed, so is the correction voltage causing the stereo effect, the the horizontal deflection voltage indicating only the azimuth angle is superimposed on the previous one Value different. This causes a different blanking value for the additional capacitor store. The variation of the respective total horizontal deflection voltage value is thus of one Azimuth scan for the next scan is considerably less than with the known circuit according to the U.S. Patent 27,18,000.

Damit ein möglichst wirklichkeitsgetreues Stereobild entsteht, wird die Helligkeit der Bildpunkte beider Bildschirme zumindest annähernd proportional der Reflexionsintensität des vom jeweiligen Aufpunkt reflektierten Radarechos moduliert.So that a stereo image that is as realistic as possible is created, the brightness of the pixels of both Screens at least approximately proportional to the reflection intensity of the reflected from the respective point of view Radar echoes modulated.

Die Problemstellung und Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung sind an Hand von vier Figuren näher erläutert.The problem and details of an embodiment according to the invention are given explained in more detail by four figures.

F i g. 1 a und 1 b dienen der Ableitung der trigonometrischen Beziehung,F i g. 1 a and 1 b are used to derive the trigonometric relationship,

F i g. 2 zeigt eine Schirmbilddarstellung,F i g. 2 shows a screen display,

F i g. 3 ein Schaltungsbeispiel zur erfindungsgemäßen Ansteuerung zweier Bildröhren undF i g. 3 shows a circuit example for controlling two picture tubes according to the invention and

F i g. 4 einen Ablaufplan für die Radarsende- und -empfangsimpulse.F i g. 4 shows a flow chart for the radar transmit and receive pulses.

F i g. 1 a zeigt den räumlichen Arbeitsbereich eines Stereo-Radars im Grundriß und F i g. 1 b im Seitenriß. Es stellt dar:F i g. 1 a shows the spatial working area of a stereo radar in plan and FIG. 1 b in side elevation. It shows:

A den Antennenstandpunkt,
P einen Aufpunkt im Gelände,
Ψ und 0 den Azimut- bzw. Elevationswinkel A the antenna position,
P a reference point in the terrain,
Ψ and 0 the azimuth and elevation angles, respectively

unter dem der Geländeaufpunkt P vomunder which the terrain point P from

Antennenstandort A aus gesehen wird α den seitlichen Abstand des Aufpunktes F As seen from antenna location A , α is the lateral distance of the receiving point F.

von der Azimut-Nullinie des Systems r₀ die Komponente der Entfernung r desfrom the azimuth zero line of the system r ₀ the component of the distance r des

Aufpunktes P auf der Nullinie für derPoint P on the zero line for the

Azimutwinkel q und den ElevationswinAzimuth angle q and the elevation win

kel», b die halbe Basislänge bei Stereo-Darkel », b half the base length for stereo dar

stellung,
^rf <Pi- ^r2' ?2 den Entfernungsvektor bzw. Azimutposition,
^r f <Pi- ^r 2 '? 2 is the range vector or azimuth

winkel unter der Annahme, daß deiangle on the assumption that dei

Antennenstandort A um ± b seitliclAntenna location A by ± b to the side

verschoben istis shifted

Die Maximal- bzw. Mmimalwerte von r, q und i begrenzen jeweils den Wirkungsbereich des Radar gerätes. Es lassen sich folgende Beziehungen ablesenThe maximum and minimum values of r, q and i each limit the effective range of the radar device. The following relationships can be seen

«g, = f.
^ro «G, = f.
^r o

a + ba + b

aa ^r° ^r ° bb bb
r₀ r ₀ = tg? += tg? + bb r₀ r ₀ bb = «gf-= «Gf- bb
r₀ r ₀ aa ** aa --

C₀ = Γ ■ COS φ , C ₀ = Γ ■ COS φ,

tg 7-1 = tg ψ + tg 7-1 = tg ψ +

Ig _ψ2 = Ig 7' - Ig _ψ2 = Ig 7 '-

7, ^7, ^

r · cos φ r · cos φ

r ■ cos 7r ■ cos 7

_V2 = arctg(tg7 - _V2 = arctg (tg7 -

Beschränkt man sich auf kleine Winkel (^_11111x, ö_max ⁼ ^etwa 30°), so kann man ohne Einbuße an Genauigkeit Tür diese Anwendungen tg 7 = ψ und cos 7 = 1 setzen. Man erhält dann die BeziehungenIf we limit ourselves to small angles (^ _11111x, ö _m ax ⁼ ^about 30 °), we can without any loss of accuracy door these applications tg 7 = ψ and set cos = 7. 1 You then get the relationships

7, = 7 +7, = 7 +

F i g. 2 zeigt die Darstellungsweise von Geländepunkten entsprechend den Bildpunkten auf einem der beiden Bildsrhirme. ?>,, φ₂ und ^fl werden als horizontale bzw. vertikale Ablenkung eines Bildpunktes ρ winkelproportional mit der Proportionalitätskonstante c auf je einem Bildschirm dargestellt, wobei der Winkel ψ_ι für den einen Schirm und der Winkel <f₂ für den anderen Schirm gültig ist. Wird dafür gesorgt, daß die Helligkeit der Bildpunkte P beider Bildschirme ungefähr proportional der Refiexionsintensität des jeweiligen Radarechos moduliert ist und daß jeweils ein Auge des Beobachters nur eines der Schirmbilder deckungsgleich beobachtet, so wird der gewünschte Stereoeffekt erzielt.F i g. 2 shows the way in which terrain points are represented in accordance with the image points on one of the two screens. ?> ,, φ ₂ and ^fl are displayed as a horizontal or vertical deflection of a pixel ρ angle-proportional with the proportionality constant c on each screen, the angle ψ _ι for one screen and the angle <f ₂ for the other screen . If it is ensured that the brightness of the image points P of both screens is modulated approximately proportionally to the reflection intensity of the respective radar echo and that one eye of the observer only observes one of the screens congruently, the desired stereo effect is achieved.

Die Größe der zweifachen Basislänge 2b bestimmt die Intensität des räumlichen Sehens. Sie ist zweckmäßig dem Entfernungsbereich des Radargerätes angepaßt, kann aber in Grenzen beliebig gewählt werden und ist im allgemeinen wesentlicher größer als der Augenabstand.The size of twice the base length 2b determines the intensity of spatial vision. It is functional adapted to the distance range of the radar device, but can be chosen arbitrarily within limits and is generally much larger than the eye relief.

F i g. 3 zeigt die beiden nebeneinander angeordneten Bildröhren Bl und B 2 jeweils mit einem Plattenablenksystem für die Vertikalablenkung, das an einer winkelproportionalen Spannung U Hegt, und einem Plattenablenksystem für die Horizontalablenkung, das von einer winkelproportionalen Spannung I^ betätigt wird. Zur Darstellung der Winkel 7 und ϋ für den Azimut- bzw. die Elevation auf den Bildschirmen ßl und B 2 dienen die winkelproportionalen Spannungen U₉ und V , die von den Winkelstellungei> der Antenne gesteuert werden. Bei Systemen mit nuj.'r.e^«cher Ablenkung können diese Spannungen mühelos mit üblichen Schaltungen in proportionale Ströme verwandelt werden. Zur Wiedergabe der die Entfernung angebenden WinkelF i g. 3 shows the two picture tubes B1 and B 2 arranged side by side, each with a plate deflection system for vertical deflection, which is connected to an angle-proportional voltage U , and a plate deflection system for horizontal deflection, which is actuated by an angle-proportional voltage I ^. The angle-proportional voltages U ₉ and V , which are controlled by the angular position of the antenna, are used to display the angles 7 and ϋ for the azimuth and elevation on the screens ßl and B 2. In systems with nuj.'re ^ «cher deflection, these voltages can easily be converted into proportional currents using conventional circuits. To display the angle indicating the distance

muß der Horizontalablenkspannung U, eine Spannung proportional zu ± - überlagert werden. Esmust be superimposed on the horizontal deflection voltage U, a voltage proportional to ± -. It

können hierzu quotientenbildende Schaltungen verwendet werden, wobei die halbe Basislänge b durch eine einstellbare Gleichspannung nachgebildet wird und die vom Antennenstandort A zum Aufp'unkt P jeweils gemessene Entfernung r als dieser Größe proportionale Spannung geliefert wird. Die in F i g. 3 dargestellte Schaltung zeigt eine solche Möglichkeit und wird unter Zuhilfenahme des Impulsplanes nach F1 g. 4 im folgenden erläutert. Beim entfernungsmessenden Radar beträgt die Zeit zwischen zwei gesendeten Impulsen t₀. Diese Zeit t₀ ist so kurz, daß innerhalb dieser die Ablenkspannung ΙΛ als praktisch konstant angesehen werden kann. Wird ein Sendeimpuls der Dauer Λ ί, gestartet, so wird ein elektronischer Schalters! von seiner Stellung0 auf die Stellung 1 gelegt. Zwei andere elektronische Schalter Sl und S3 verbleiben in der Stellung 0. Zwei gleich bemessene Kondensatoren Cl laden sich nach dem Sendeimpuls in der Zeit At₂ jeweils auf die halbe Spannung einer Spannungsquelle U_b auf. die ein Maß Tür die Basislänge ist. Nach dieser Zeit If₂ geht der Schalter Sl wieder in die Stellung 0. und die beiden Kondensatoren Cl entladen sich über zwei ihnen parallelgeschaltete Widerstände R1 so. daß die Kondensatorspannung der Kondensatoren C1 proportional mit der Zeit ί abnimmt und nach der Zeit f₀ gleich Null ist. Nach der Zeit t_e wird im Radarempfänger ein Echo auf den Sendeimpuls empfangen. Dann gehen für die Zeit If₃ die beiden Schalter S 2 und S3 in Stellung 1 und laden zwei weitere Kondensatoren C 2 in der Zeit U₃ auf die zu dieser Zeit an den Kondensatoren Cl liegende Spannung auf. Die Kapazität der Kondensatoren C2 ist gleich groß, jedoch bedeutend kleiner als diejenige der Kondensatoren Cl. Die Zeitkonstante R2 · C2 ist groß gegen die Zeit f₀ zwischen zwei Sendeimpulsen, so daß diese Spannung bis zum nächsten Radarecho erhalten bleibt. Ist nach dem Start die Zeit t₀ vergangen, so wiederholt sich der Vorgang. Hat die Zeit t_e bis zum Eintreffen des Echos diesmal einen anderen Wert ah vorher, hat sich also die Entfernung geändert, so isi auch die der Spannung U, überlagerte Korrekturspannung an den Kondensator C2 im entgegengesetzten Sinne für die beiden Bildröhren eine andere Dadurch, daß die Schaltung symmetrisch aufgebaut ist. verlaufen die Korrekturen in gleichem Maße aul den beiden Bildschirmen ohne zusätzliche Maßnahme» in gegengesetztem Sinn.For this purpose, quotient-forming circuits can be used, with half the base length b being simulated by an adjustable DC voltage and the distance r measured in each case from the antenna location A to the point P being supplied as a voltage proportional to this quantity. The in F i g. 3 shows such a possibility and is shown with the aid of the pulse plan according to F1 g. 4 explained below. In the case of distance measuring radar, the time between two transmitted pulses is t ₀ . This time t ₀ is so short that the deflection voltage ΙΛ can be regarded as practically constant within it. If a transmission pulse of duration Λ ί is started, an electronic switch! moved from its position 0 to position 1. Two other electronic switches S1 and S3 remain in position 0. Two identically sized capacitors C1 charge each other to half the voltage of a voltage source U _b after the transmission pulse in the time At ₂ . the one dimension door is the base length. After this time If ₂ , the switch S1 goes back to position 0. and the two capacitors C1 are discharged through two resistors R 1 connected in parallel to them. that the capacitor voltage of the capacitors C1 decreases proportionally with the time ί and after the time f _{0 is} equal to zero. After the time t _e , an echo of the transmission pulse is received in the radar receiver. Then the two switches S 2 and S3 go to position 1 for the time If ₃ and charge two further capacitors C 2 in the time U ₃ to the voltage present on the capacitors C1 at this time. The capacitance of the capacitors C2 is the same, but significantly smaller than that of the capacitors C1. The time constant R2 · C2 is large compared to the time f ₀ between two transmission pulses, so that this voltage is maintained until the next radar echo. If the time t _{0 has} passed after the start, the process is repeated. If the time t _e up to the arrival of the echo this time has a different value ah before, i.e. if the distance has changed, then the correction voltage superimposed on the voltage U, at the capacitor C2 is different in the opposite sense for the two picture tubes the circuit is symmetrical. If the corrections are carried out to the same extent on the two screens without additional measures, »in the opposite sense.

Für eine optimale Stereowirkung steht die Entfernungsauflösung zu einer gegebenen Azimut-Winkelauflösung zweckmäßig in dem nachfolgend abgeleiteten Verhältnis.The distance resolution ensures an optimal stereo effect for a given azimuth angular resolution expediently in the one derived below Relationship.

Es ist, wie vorher bereits abgeleitetIt is derived, as before

Die Abweichungen Iy_1-2 von den Sollwerten 7, und 7₂ sollen möglichst klein sein.
Das totale Differential von 7, istThe deviations Iy _1-2 from the setpoints 7 and 7 ₂ should be as small as possible.
The total differential of 7 is

7i = 7 + — -7i = 7 + - -

Π-2Π-2

I₇ ±I ₇ ±

arar

IrIr

V2 = <f ~V2 = <f ~

I7 ±I7 ±

IrIr

Die beiden Fehleranteile I ψ und —₂ -Av sind in vorteilhafter Weise etwa gleich.
Dann istThe two error components I ψ and - ₂ -Av are advantageously approximately the same.
Then

-^ir - ^ir

Die geforderten Genauigkeiten ^lr in der Entfernungsmessung ist bei gegebener Winkelauflösung I? Tür die kleinste Arbeitsentfernung r„„„ am größten: sie istThe required accuracies ^lr in the distance measurement for a given angular resolution I? Door the smallest working distance r """greatest: it is

r ⁼ ^u> τ ■r ⁼ ^u > τ ■

Das Stereo-Radar nach der Erfindung ist demnach zweckmäßig so konzipiert, daß diese Beziehung erfüllt ist.The stereo radar according to the invention is therefore expediently designed so that this relationship is fulfilled is.

Ähnlich wie beim Scherenfernrohr ist es zweckmäßig, auf den Bildschirmen künstliche Entfernungsmarken mit Entfernungsmeßzahl einzublenden. Sie erscheinen dann wie im Raum verteilt, so daß die Entfernung von der Antenne zu einem Geländepunkl abgelesen werden kann, der in gleicher Entfernung wie eine der Marken zu stehen scheint.Similar to the scissors telescope, it is useful to have artificial distance markers on the screens with distance measurement number to be displayed. They then appear as if they were distributed in space, so that the Distance from the antenna to a point in the terrain can be read that is at the same distance how one of the brands seems to be.

Ein anderes Verfahren zur Entfernungsmessung besteht darin, daß man periodisch künstliche Echos mit von Hand einstellbarer, konstanter Laufzeit einblendet. In der Geländedarstellung erscheint dann eine in der Tiefe verschiebbare, helle Linie, die man auf den zu vermessenden Punkt im Gelände einstellt. Die Entfernung wird z. B. an der Handbedienung abgelesen. Another method of distance measurement is to periodically produce artificial echoes with a manually adjustable, constant running time. Then appears in the terrain display a light line that can be moved in depth and is set to the point to be measured in the terrain. The distance is z. B. read on the hand control.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Radargerätes mit Ausnahme der schon ausführlich beschriebenen Schirmbilddarstellung kurz umrissen. Ein typischer räumlicher Ausschnitt, der für viele Anwendungsfälle ausreichen wird und etwa dem Ausschnitt einer Amateurkamera mit Normalbrennweite entspricht, wird durch einen Azimutwinkel von ± 20 und einen Elevationswinkel von ±15 umrissen. Bei einer Halbwertsbreite der Antennenbündelung von 1 in beiden Richtungen kann man diesen Raum- so winkel bei waagerechter Zeilenabtastung mit 30 Zeilen zu je 40 Bildpunkten, insgesamt also mit 12GuBiIdpunkten abtasten. Bei einer Halbwertsbrette von 0,5 erhält man 4S00 Bildpunkte.The following is an embodiment of such a radar device with the exception of already outlined in detail on the screen display. A typical spatial section that is used for many applications will be sufficient and for example the section of an amateur camera with normal focal length is outlined by an azimuth angle of ± 20 and an elevation angle of ± 15. With a half width of the antenna bundling of 1 in both directions, this space can be angle with horizontal line scanning with 30 lines of 40 pixels each, so a total of 12GuBiIdpunkte scan. With a half-value board of 0.5, you get 4S00 pixels.

Bei einer maximalen Entfernung von 12 km ist zweckmäßig die Pulswiederholungsfrequenz für eine eindeutige Entfernungsmessung nicht größer als lZ5kHz. Begnügt man sich bei der Abtastung mit einem Impuls pro Raumwinkel-Element, so kann man den gesamten Raumbereich mit einem Inhalt von 1200 Bildpunkten bei 12 500 Impulsen pro Sekunde rund lOmal pro Sekunde abtasten und zur Darstellung bringen.At a maximum distance of 12 km, the pulse repetition frequency for one is appropriate unambiguous distance measurement no greater than lZ5kHz. If you are satisfied with the scanning one impulse per solid angle element, so one can cover the entire spatial area with one content of 1200 pixels at 12,500 pulses per second around 10 times per second and for the Bring representation.

Bei einer solchen Abtastgeschwindigkeit empfiehlt sich die Anwendung einer elektronischen Strahlrichtungsänderung mit Hilfe einer Phased-Array-Antenne oder beim Arbeiten mit Laserstrahlen die Benutzung eines Systems von Drehprismen oder -spiegeln.With such a scanning speed, it is advisable to use an electronic beam direction change with the help of a phased array antenna or when working with laser beams a system of rotating prisms or mirrors.

Die Aufzeichnungszeit für ein Bild beträgt somit etwa Vio Sekunden, für eine Zeile ¹Z₃₀₀ Sekunden. Soll das Gelände von einem mit einer Geschwindigkeit von z.B. 0,9 Mach (300m,see) fliegenden Flugzeug betrachtet werden, so legt dieses pro Zeile 1 m, pro Bild 30 m zurück. Die hierdurch bedingte Verzerrung des Bildes ist für die Azimut-Dimension nicht feststellbar. In der Elevationsrichtung ergibt sich für den Nahbereich des betrachteten Geländes (r„„„ z. B. = 150 m) eine gewisse Verzerrung, weil sich die Radarantenne zwischen der Zeit der ersten Zeilenabtastung (unterer Teil des Bildes) und der letzten Zeilenabtastung (oberer Teil des Bildes) um 30 m weiterbewegt und damit ihren Blickwinkel geändert hat. Die Informationen über die Eigenbewegung über Grund, die z. B. einem bordeigenen Doppler-Navigator entnommen werden können, liefern die Möglichkeit einer einfachen automatischen Entzerrung des Bildes, indem der Ablenkspannung für die Elevation bei der Darstellung auf den Bildschirmen eine entsprechende Korrekturspannung überlagert wird.The recording time for an image is thus approximately Vio seconds, for a line ¹ Z ₃₀₀ seconds. If the terrain is to be viewed by an aircraft flying at a speed of, for example, Mach 0.9 (300m, sea), this covers 1 m per line and 30 m per image. The resulting distortion of the image cannot be determined for the azimuth dimension. In the elevation direction, there is a certain distortion for the near area of the observed terrain (r """e.g. = 150 m) because the radar antenna is between the time of the first line scan (lower part of the image) and the last line scan (upper part of the image) Part of the picture) moved 30 m further and thus changed their perspective. The information about the proper movement over ground, which z. B. can be taken from an on-board Doppler navigator, provide the possibility of a simple automatic rectification of the image by superimposing a corresponding correction voltage on the deflection voltage for the elevation when it is displayed on the screens.

Bei Anwendung in Flugzeugen kann die Beobachtung des Bildes durch den Piloten mit Hilfe einer fest installierten Optik zu einer Behinderung in seiner weiteren Tätigkeit führen. In diesen Fällen wird daher die Benutzung einer leichten, am Kopf des Piloten befestigten Optik empfohlen, die über eine Faser-Optik mit den beiden Bildschirmen verbunden ist.When used in aircraft, the pilot can observe the image using a fixed installed optics lead to a hindrance in his further activity. In these cases, therefore the use of a lightweight optic attached to the pilot's head over a fiber optic is recommended connected to the two screens.

Eine Wiedergabe des Geländes in einem Entfernungsbeieich von 150 m bis 12 km »mn einem Blick« ist verhältnismäßig schwierig durchzuführen, weil die Unterschiede in den Echointensitäten sehr groß sind und an die Nebenkeulendämpfung der Richtantenne hohe Anforderungen gestellt werden müssen. Hier ist ein Konzept mit Entfernungsbereichs-Lmschaltung zweckmäßig. z.B. 150m 4(K)Om und 600m
12 000 m. oder ein Konzept mit von Hand einstellbarer gleitender Einstellung des Empfänger-Regelbereiches. Hierbei ist jeweils nur ein von Hand wählbarer Teil des gesamten Tiefenabschnitts gut sichtbar ausgeleuchtet. Wenn an Landebahnen Transponderketten als Begrenzungsmarkierung aufgestellt werden, so läßt ich das obengenannte Problem auf der Basis der Sekundärradartechnik in sonst gleicher Weise leichter lösen. Jedoch ist das Verfahren dann auf derart ausgerüstete Landebahnen beschränkt.A reproduction of the terrain in a distance range of 150 m to 12 km "at a glance" is relatively difficult to carry out because the differences in the echo intensities are very large and high demands must be placed on the side lobe attenuation of the directional antenna. A concept with distance range switching is useful here. e.g. 150m 4 (K) Om and 600m
12,000 m. Or a concept with manually adjustable sliding adjustment of the receiver control range. In this case, only a part of the entire depth section that can be selected by hand is illuminated in a clearly visible manner. If transponder chains are set up as boundary markings on runways, I have the above problem solved more easily on the basis of secondary radar technology in otherwise the same way. However, the process is then limited to runways equipped in this way.

Zur Betrachtung der beiden Bildschirme können z. B. Polarisationsbrillen oder Grün- und Rotbrillen benutzt werden, wobei im letzten Fall jede der beiden Bildröhren entsprechend als Farbröhre ausgeführt ist.To view the two screens z. B. polarization glasses or green and red glasses can be used, in the latter case each of the two picture tubes is designed accordingly as a color tube.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

* 1. Procedure for stereoscopic imaging of a radar image using a left, s and a right screen, of which only one is observed congruently by the corresponding eye of the observer, as well as a line-by-line scan of the terrain to be observed with the help of an antenna, its beam is pivotable and via which a continuous sequence of microwave (laser) pulses is emitted, the deflection systems for the horizontal and vertical deflection of both screens, depending on the type of this system, either voltages or currents are supplied that are proportional to the azimuth or. Elevation angles are at which a point of view in the relevant terrain section is seen from the antenna standpoint, and are controlled by the radiation angle of the antenna, and where the voltage causing the horizontal deflection or the corresponding current on a screen is a quotient of the selectable and the strength of the spatial Seeing determining virtual base length and the distance measured between the Aufpunkt and the antenna location proportional additional voltage or a corresponding additional current is added, and the amount of this additional voltage or the corresponding current is subtracted in the horizontal deflection system of the other screen and the base length by a adjustable DC voltage is simulated and the distance measured in each case from the antenna location to the reference point is supplied as a voltage or proportional current proportional to this variable, characterized in that after the start of each transmission pulse lses in one the duration (. 11,) the time (It ₂ ) exceeding the transmission pulse, two capacitors (Cl) of the same size assigned in series to one another and assigned to a picture tube (Bl, Bl) are charged to a specified voltage by an adjustable voltage source (U _b ), that after the charging time (At ₁ ) of these two capacitors (Cl) the voltage source (U _b ) is switched off and the capacitors (Cl) are discharged onto two resistors (JiI) arranged parallel to them in such a way that the capacitor voltages decrease proportionally with time and are completely discharged when the next transmission pulse is sent out, so that when a radar echo is received between two transmission pulses, the voltage applied to the two capacitors (Cl) is applied to two further capacitors (C2) which can be switched on in parallel to these and which have the same dimensions, however have a lower capacitance than the capacitors (C 1) that can be connected to the voltage source (U _b ) and each with a parallel d azu arranged, so dimensioned discharge resistor (R 2) are provided that this discharge time _{constant is large compared to the duration (i 0} ) between two transmission pulses and thus the voltage on these further capacitors (C2) is maintained until the next radar echo, and that the on the other capacitors (C 2) lying equal voltages are fed to the two picture tubes as additional horizontal deflection voltages, so that the electron beams of the two tubes (B1, B2) are deflected horizontally to the same extent, but in opposite directions.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the brightness of the pixels of both screens is at least approximately proportional the reflection intensity of the radar echo reflected from the respective recording point is modulated.

3. The method according to claim 1 or 2 ,. through this

characterized that for the accuracy ~ in the distance measurement the condition - ^ - = Δφ · -T ^ is fulfilled, where Αφ is the

given angular resolution for the smallest working distance r _min and b represents the virtual base length.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that on the Artificial distance markers with distance measurement figures are displayed on screens.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that periodically artificial Echoes are faded in with a manually adjustable constant transit time.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as an antenna an electronically controlled phased array antenna is used when the beam direction changes will.

7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that when working with Laser beams use a system of rotating prisms or rotating mirrors to change the direction of the beam will.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at one moving radar station information about its own movement a navigation sensor, for example in the case of aircraft, a Doppler navigator can be taken with this information an automatic rectification of the image is carried out in that the deflection voltage or the deflection current for the elevation (vertical deflection) in the display on the A corresponding correction voltage or a correction current is superimposed on screens.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the Use in aircraft to allow the pilot to observe the image lightly, on the head The pilot's attached optics are provided that connect via a fiber optic to the two screens connected is.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the entire Distance range into different areas, e.g. B. 150 to 4000 m and 600 to 12000 m is divided, which can be switched on separately.

11. The method according to any one of claims 1 to 9 characterized in that in the receiver a manually adjustable, sliding and over the entire Distance-controlled gain control is used so that only the manually selected part:

of the entire depth section is illuminated in a clearly visible manner

12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that polarization glasses are used ^{to view the two screens equipped with n olarization glasses.}

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that for viewing of the two screens, green and red glasses are used, each of the two screens is designed accordingly as Farbschirrn